BigBang và bức tranh của
chúng ta về vũ trụ
Vũ trụ tồn tại và tiến hoá! Điều này thật đơn giản.Nhưng để những
kiến thức này trở nên quen thuộc với một bộ phận nhân loại như ngày nay
thì đã phải trải qua một khoảng thời gian khá dài.
Trước đây, người ta luôn mặc định rằng không gian và thời gian là vô
hạn. Dù trải qua nhiều giai đoạn nhận thức trong đó Trái Đất từ chỗ là trung
tâm vũ trụ đã trở thành một thiên thể chuyển động quanh Mặt Trời trung
tâm, rồi Mặt Trời cũng chỉ là một bộ phận của Ngân Hà, và Ngân Hà cũng
chỉ là một bộ phận vô cùng nhỏ bé trong vũ trụ; thì ngay trong những giai
đoạn lịch sử kéo dài đến hơn 2000 năm đó, không gian và thời gian luôn là
vô hạn và bất biến. Có vẻ như không gian và thời gian là 2 khái niệm tự
nhiên và quá cơ bản đến mức không ai được phép nói rằng chúng phải tuân
theo các định luật vật lí. Cho đến thế kỉ 20, với sự ra đời của thuyết tương
đối rộng mà hằng số vũ trụ học bao hàm bởi phương trình trường của nó mô
tả một vũ trụ đang nở rộng thì người ta mới nghĩ ra rằng hẳn không gian và
thời gian cũng có kích thước, hình dạng và lịch sử của nó.
Thuyết vụ nổ lớn (BigBang)
Năm 1927, một linh mục người Bỉ là Georges Lemaître là người đầu
tiên đề xuất rằng vũ trụ đã ra đời từ một vụ nổ phát sinh từ một cái tâm
nguyên thuỷ. Hơn 1 năm sau đó, Edwin Hubble với những quan sát chi tiết
về độ dịch bước sóng của các thiên hà ở xa đã nhận ra rằng tất cả các thiên
hà đều đang chạy ra xa chúng ta theo mọi hướng. Trong khi đó chúng ta thì
hẳn không phải trung tâm của vũ trụ, như vậy là vũ trụ đang giãn nở theo
mọi hướng, không gian có kích thước và nó đang ngày càng tăng lên cùng
với chiều tăng của thời gian. Hubble được coi là người đầu tiên đặt nền tảng
cho thuyết BigBang. Tuy nhiên đến tận năm 1948, George Gamov mới biến
BigBang thành một lí thuyết cho biết vũ trụ ra đời từ một vụ nổ lớn nóng
(the hot big bang). Tất nhiên có rất nhiều sự hoài nghi về lí thuyết này cho
đến năm 1964, khi Arno Penzias và Robert Wilson phát hiện ra sự tồn tại
của bức xạ nền vũ trụ (cosmic background radiation) - và họ đã nhận giải
Nobel cho phát hiện này. Sự tồn tại của loại bức xạ này đã chứng minh rằng
vũ trụ phải ra đời từ một vụ nổ lớn cách đây khoảng 10 - 20 tỉ năm.
Như vậy là theo thuết BigBang nói trên, tất cả chúng ta (vũ trụ) đã ra
đời cách đây 15 tỷ năm bởi một vụ nổ. Ta không thể nói gì về nó vì ngoài
phạm vi của BigBang thì không tồn tại vật chất và bức xạ, do đó không tồn
tại khái niệm không gian và thời gian, từ duy nhất ta có thể dùng để chỉ nó là
"không gì cả". Chúng ta không thể có khái niệm không gian và thời gian vào
trước khi BIGBANG xảy ra. Vì sao lại như vậy?
Như trên đã nói, toàn bộ vật chất (các hạt) chỉ được tạo thành bởi vụ
nổ lớn (BIGBANG). Vậy có nghĩa là trước BigBang không hề có sự tồn taị
của các hạt mà chúng ta đã biết. Như vậy là không có một sự khác biệt nào
để phân biệt 2 điểm, như vậy là không gian không hề tồn tại. Mặt khác ta lại
biết rằng thời gian chỉ là một đại luợng biểu diễn các quá trình. Vậy ở đây ta
sẽ sử dụng thời gian để làm gì khi không có sự biến đổi, sự chuyển động của
các hạt. Vậy ta có thể đi đến kết luận thòi gian cũng không tồn tại ngoài
phạm vi của BIGBANG. Như thế thì chúng ta lại có một lưu ý nhỏ là không
bao giờ được phép nói rằng BIGBANG đã bùng phát tại "một điểm" vì đơn
giản là điểm thì phải được xác định trong một không gian hình học nào đó
trong khi ở đây ta không có không gian.
Tương lai của vũ trụ
Lí thuyết BigBang về một vũ trụ đặc, nóng cho chúng ta 3 khả năng
về một tương lai cho vũ trụ. Rất nhiều người nhìn chung là thấy thích thú
với khả năng thứ nhất. Khả năng này được gọi là "Vũ trụ đóng" (Close
Univers), theo đó gia tốc giãn nở của vũ trụ sẽ giảm dần trong khoảng 10-15
tỷ năm nữa, dần nhỏ dần và về đến âm, tức là vũ trụ sẽ giãn nở chậm dần, rồi
sau đó sẽ đến một thời điểm gia tốc đó không còn đủ lớn đẻ chống lại hấp
dẫn giữa các vật thể trong vũ trụ. Lực hấp dẫn sẽ thay sự ở ra của vũ trụ
bằng sự co lại. Các Thiên Hà chạy lại gần nhau hơn làm mật độ vật chất tăng
dần. Quá trình này có vẻ giống cái chết của một ngôi sao nặng. Sao càng
nặng khi về già sẽ càng co lại mạnh mẽ do hấp dẫn, thậm chí có thể co lại
đến mức trở thành một sao neutron với hấp dẫn hết sức khủng khiếp hoặc
một lỗ đen với hấp dẫn không thể chống lại. Vũ trụ tương lai sẽ đậm đặc dần
và tại một kích thước đủ nhỏ, tất cả vật chất sẽ cùng rơi vào một cuộc sụp đổ
vĩ đại, đưa tất cả về ZERO (như trước khi BigBang bùng phát). Khả năng
này làm nhiều người yên tâm và có phần thích thú vì nó mở ra một cơ hội
khả dĩ cho ý tưởng về một vũ trụ luân hồi.
Với lòng tin vào một vũ trụ đóng (sẽ co lại trong tương lai), những
người theo đuổi lí thuyết về một vũ trụ luân hồi giải thích rằng có thể có
nhiều vũ trụ tồn tại trước vũ trụ của chúng ta và cũng có thể có những vũ trụ
khác tồn tại sau vũ trụ của chúng ta. Chính các vụ bùng nổ hoặc suy sụp là
các thời điểm tại đó vật chất cùng không gian và thời gian ra đời hoặc chấm
dứt. Ý nghĩ này củng cố một niềm tin rằng những vận động vật chất tuy có
biến đổi nhưng là vĩnh cửu. Loài người có thể tuyệt diệt, vũ trụ có thể sẽ
biến mất nhưng thay vào đó sẽ là một vũ trụ khác ra đời. Và rồi lại các thiên